機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)20畢業(yè)設(shè)計(jì) 啤酒桶清洗機(jī)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 : 啤酒桶清洗機(jī)設(shè)計(jì) 1 論 文 摘 要 本設(shè)備是專為啤酒桶的清洗、消毒設(shè)計(jì)的。該設(shè)備可以自動(dòng)完成清洗消毒及 CO2 備 壓 等 全 部 工 序 。 本 設(shè) 備 適 用 桶 的 尺 寸 為 高 度H360 H560，直徑 250 500。本機(jī)主要由機(jī)架、電氣控制箱、電磁閥、氣動(dòng)元件、氣沖系統(tǒng)和水路系統(tǒng)組成。本機(jī)控制單元采用以三菱公司的可編程控制器為核心對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制。 由于 可編程控制器 在工業(yè)控制方面的應(yīng)用意義日趨明顯，已在機(jī)械制造、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛 的應(yīng)用。它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，并且在很多地方已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。本文討論的是 PLC 在實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 管路系統(tǒng) 清洗機(jī) II Abstract This equipment designed for cleaning and sterilizing casks. The equipment is automatic. The key processes contain discharging remnants, swilling with water, swilling with disinfectant, swilling with aseptic water and inflating with CO2. The height of cask is 360 560.The diameter is 250 500. The equipment is made of chassis, control unit, electromagnetic valve and piping. The center of manipulative unit is the MITSUBISHI PLC. PLC controls all of the running processes. Applied meaning that programmable logic controller have in its control the aspect in the industry gradually obvious, combine at manufacture， generate electricity, chemical engineering, electr onics etc profession craft the equipments electricity control the aspect got the extensive application. It have the function strong and big, the usage is dependable, maintain the many advantage of simple etc., and already and gradually replaced after the logic control of the electric appliances electric circuit in a lot of places. But what the text discussion is a PLC in the actual industry to control the systems application. III Key Words: PLC Piping Cleaning Machine 目 錄 論 文 摘 要 . I 關(guān)鍵詞： . I ABSTRACT . II KEY WORDS: . III 目 錄 . III 前言 . V 第 1 章 機(jī)器總 體設(shè)計(jì)方案 . 6 1.1 清洗機(jī)的可行性報(bào)告 . . 6 1.2 清洗機(jī)的用途特點(diǎn) . 6 1.2.1 清洗機(jī)用途及使用范圍 . 6 1.2.2 啤酒桶簡(jiǎn)介 . 6 1.2.3 清洗特點(diǎn) . 7 1.3 機(jī) 器總體設(shè)計(jì)方案 . 8 第 2 章 機(jī)架的設(shè)計(jì) . 10 2.1 焊接簡(jiǎn)介 . 10 2.1.1 焊縫布置 . 10 2.1.2 焊接方法的選擇 . 11 2.1.3 焊接接頭 . 11 2.2 不銹鋼簡(jiǎn)介 . 11 2.3 機(jī)架的設(shè)計(jì) . 14 第 3 章 管路的設(shè) 計(jì) . 19 3.1 管路的設(shè)計(jì) . 19 3.2 清洗頭的設(shè)計(jì) . 19 3.2.1.清洗頭的受力分析： . 20 3.2.2 彈簧的設(shè)計(jì)： . 21 3.3 器件選型 . 22 IV 3.3.1.選擇液壓泵，電機(jī)： . 22 3.3.2 選擇氣缸： . 23 3.4 水 箱 . 24 第 4 章 電路的設(shè)計(jì) . 28 4.1 電路設(shè)計(jì) . 28 4.2 器件介紹 . 28 4.2.1 電機(jī) . 28 4.2.2.固體繼電器 . 30 4.2.3 低壓斷路器 . 33 4.2.4 整流、濾波 . 34 第 5 章 PLC 程序的設(shè)計(jì) . 38 5.1 PLC 技術(shù)基本原理 . 38 5.1.1 PLC 的發(fā)展歷程 . 38 5.1.1 PLC 的體系結(jié)構(gòu) . 39 5.1.3 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) . 41 5.1.4 PLC 的工作原理 . 41 5.2 PLC 控制程序設(shè)計(jì) . 43 5.2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則 . 43 5.2.2 PLC 編程步驟 . 43 5.2.3 PLC 提供的編程語(yǔ)言 . 43 5.3 I/O 分配表 . 45 5.4 語(yǔ)句表 . 50 第 6 章 結(jié)論 . 53 6.1 關(guān)于機(jī)器 . 53 6.2 關(guān)于設(shè)計(jì) . 53 致 謝 . 55 參 考 文 獻(xiàn) . 56 V 前言 啤酒桶清洗機(jī)使用廣泛 ,而本設(shè)計(jì)采用 PLC 控制。安全可靠易修復(fù)。為了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，特編寫以下章節(jié)。書中著重講了總體設(shè)計(jì)方案及可行性。全面介紹了所采用的材料及所用到的元件。并且闡述了其工作原理和工作環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及具體使用環(huán)境的變化，設(shè)計(jì)和介紹中難免有不足之處，懇請(qǐng)指教。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 1 章 機(jī)器總體設(shè)計(jì)方 案 1.1 清洗機(jī)的可行性報(bào)告 . 隨著社會(huì)的發(fā)展 ,人們生活水平的提高 。人們可以花更多的時(shí)間和金錢來(lái)改善自己的飲食 .許多場(chǎng)合都將用到啤酒 ,而且這個(gè)市場(chǎng)也越來(lái)越大 .所以生產(chǎn)啤酒及保鮮的桶也將隨之增漲 ,因而對(duì)于啤酒桶的清洗也是一次重要工種和很大的市場(chǎng) .本設(shè)備就是在這種情況下萌生的設(shè)計(jì) ,既然是將投入應(yīng)用 ,同樣是清洗消毒的設(shè)備 ,那就要考慮其性能比 ,這就要求其在保證功能和質(zhì)量的前提下 .所需費(fèi)用要有優(yōu)勢(shì) .本設(shè)備采用 PLC全程控制 .所用的材料都考慮了使用條件和范圍以及所需費(fèi)用 .其工作過(guò)程為排殘液 -清 水沖洗 -消 毒液沖洗 -無(wú)菌水沖洗 - CO2 備壓 .操作簡(jiǎn)單 ,效率高 ,易于大規(guī)模和單個(gè)用戶使用 . 1.2 清洗機(jī)的用途特點(diǎn) 1.2.1 清洗機(jī)用途及使用范圍 本設(shè)備是專為啤酒保鮮容器（包括不銹鋼、塑料保鮮桶及扎啤桶）的清洗、消毒設(shè)計(jì)的。該設(shè)備可以自動(dòng)完成清洗消毒及 CO2 備壓等全部工序。本設(shè)備為倒置清洗方式適用桶的尺寸為高度 H360 H560，直徑 250 500 即容積為5L， 10L， 20L 的標(biāo)準(zhǔn)啤酒桶。 主要結(jié)構(gòu)：本機(jī)主要由機(jī)架、電氣控制箱、電磁閥、氣動(dòng)元件、氣沖系統(tǒng)和水路系統(tǒng)組成。 工作原理：本機(jī)控制單元采用以三 菱公司的可編程控制器為核心對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制。主要工作過(guò)程為排殘液 清水沖洗 消毒液沖洗 無(wú)菌水沖洗 CO2 備壓。 1.2.2 啤酒桶簡(jiǎn)介 啤酒桶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1.4 所示 灌酒時(shí)酒液由酒矛（以下簡(jiǎn)稱內(nèi)圈）注入可減少泡沫的產(chǎn)生以保證酒液內(nèi)成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 CO2 的含量，出酒時(shí)可在酒桶頂部安裝上置式出酒器由桶內(nèi) CO2 備壓將酒壓出，也可以在酒桶下部安裝下置式（水龍頭式）的出酒器。由于出酒器接口并不存在清洗困難的問(wèn)題且出酒器不在本設(shè)計(jì)研究范圍內(nèi)，所以啤酒桶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中沒(méi)有畫出下置式出酒器的接口位置 . 1.2.3 清洗特點(diǎn) （ 1）清洗時(shí)， 每次清洗液均由內(nèi)圈注入，由內(nèi)圈注入可利用清洗液的壓力直接沖刷酒桶底部。 （ 2）洗液注滿后進(jìn)行氣沖，即內(nèi)外圈同時(shí)充入大量氣體使桶內(nèi)清洗液“沸騰”，用氣泡破裂的力量清洗酒桶內(nèi)壁，排液時(shí)內(nèi)外圈同時(shí)排液。為保證酒桶內(nèi)盡可能不含氧氣及不潔凈氣體，所以氣沖時(shí)用 CO2。 （ 3）為保證出酒壓力和酒液品質(zhì)，最后應(yīng)進(jìn)行 CO2 備壓。 內(nèi)膽壁連接板密封元件墊板 酒矛彈性元件圖 1.2.3 酒桶內(nèi)膽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 1.3機(jī) 器總體設(shè)計(jì)方案 本機(jī)的輸出狀態(tài)為噴嘴射流作業(yè)。受酒桶結(jié)構(gòu)限制，清洗其內(nèi)壁時(shí)只能將酒桶 倒置于工作臺(tái)上以便清洗液全部排空。本機(jī)可以清洗不同容積的酒桶，標(biāo)準(zhǔn)容積的酒桶出口結(jié)構(gòu)尺寸也都是一樣的，所以在充入液體或氣體壓力一定的情況下，注滿的時(shí)間不同。所以通過(guò)改變各個(gè)控制閥開(kāi)閉的時(shí)間就可以滿足清洗不同容積的桶的要求。 本機(jī)由一個(gè)工人站立操作。由人體工程學(xué)可知站姿的操作范圍如圖 1.5 所示。整個(gè)操作過(guò)程是：將酒桶搬起倒置于工作臺(tái)上，按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行，整個(gè)清洗完成后再將酒桶搬下。本機(jī)擬一次同時(shí)清洗兩只酒桶，這樣既可以提高工作效率，也不致使工人一次搬運(yùn)過(guò)多酒桶而產(chǎn)生疲勞感。 由于本機(jī)的輸出狀態(tài)為噴嘴射 流作業(yè)，這就要求控制系統(tǒng)要對(duì)流體進(jìn)行有效控制?，F(xiàn)在一般都采用 PLC 進(jìn)行控制。 本機(jī)擬用氣動(dòng)元件對(duì)主管路進(jìn)行控制而 PLC 則對(duì)各氣動(dòng)元件進(jìn)行控制。這樣做是考慮到機(jī)器的工作環(huán)境。應(yīng)用本機(jī)的單位是各啤酒廠。“結(jié)露”是啤酒廠車間內(nèi)的環(huán)境特點(diǎn)，因此必須考慮電氣元件的防潮。如果直接用電磁閥控制主管路，則難于對(duì)電磁閥進(jìn)行保護(hù)。 氣控方式對(duì)環(huán)境要求小，工作壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，維護(hù)簡(jiǎn)單，可高速動(dòng)作，操縱距離長(zhǎng)，且本機(jī)所要求的控制壓力低，所以氣控方式適合本機(jī)要求。 本機(jī)主要由機(jī)架、電氣控制箱、電磁閥、氣動(dòng)元件、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)。工 人在操作時(shí)應(yīng)較輕松地將酒桶搬至工作臺(tái)和操作各個(gè)開(kāi)關(guān)，應(yīng)清楚的看到操作面板的工作進(jìn)程顯示，應(yīng)清楚的看到各儀表示數(shù)和個(gè)氣控閥的工作狀態(tài)。所以本機(jī)結(jié)構(gòu)初步安排為總高 2000mm，工作臺(tái)高度 800mm。各氣控閥布置在工作臺(tái)下方。操作面板高度為 1400mm（工作臺(tái)高度 +酒桶最大高度 560）。各電磁閥、電控元件安裝在電氣控制箱內(nèi)。用氣缸對(duì)酒桶夾緊，氣缸布置在酒桶頂端控制箱兩側(cè)。水箱、消毒液箱布置在工作臺(tái)下方，氣控閥后方。 由于對(duì)無(wú)菌水的保存使用有特殊要求所以無(wú)菌水箱由用戶自備，其電機(jī)和無(wú)菌水泵在現(xiàn)場(chǎng)布置安裝。本機(jī)只安裝 清水和消毒液用電機(jī)，但本機(jī)控制單元扔對(duì)無(wú)菌水用電機(jī)進(jìn)行控制。 本機(jī)的清水壓力，消毒液壓力，無(wú)菌水壓力均為 0.3MPa，氣沖壓力為0.3MPa，二氧化碳備壓壓力為 0.5MPa。消毒液配方由用戶自定。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本機(jī)工作能力為 30 100 桶 /小時(shí)。 圖 1.3 站姿操作范圍 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 2 章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架是一個(gè)多功能構(gòu)件，是整機(jī)的基礎(chǔ)，要求有足夠的靜動(dòng)剛度，熱變形對(duì)精度的影響盡可能小，原始精度和尺寸的穩(wěn)定性要好，外型美觀，運(yùn)輸安裝方便。在這些要求當(dāng)中，強(qiáng)度和剛 度是機(jī)架的基本技術(shù)指標(biāo)。在許多情況下，剛度尤為重要。本機(jī)為單件小批量生產(chǎn)，可用焊接機(jī)架。焊接機(jī)架與鑄造機(jī)架相比具有強(qiáng)度高、剛性好、重量輕、生產(chǎn)周期短、施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn) .本機(jī)管道內(nèi)流體具有氧化性、腐蝕性，所以機(jī)架、管道等有可能與液體相接觸的部分選不銹鋼 1Cr18Ni9Ti。 2.1 焊接簡(jiǎn)介 焊接是指利用加熱或熱加壓，或兩者并用的方法，使分離的金屬零件形成原子間的結(jié)合的一種加工方法。它是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)制造各種金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的一種主要工藝方法。 焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)件種類各式各樣，在其材料確定以后，對(duì) 焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)主要包括三方面內(nèi)容：焊縫布置、焊接方法選擇和焊接接頭設(shè)計(jì)等。 2.1.1 焊縫布置 焊縫布置是否合理，直接影響結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此，設(shè)計(jì)焊縫位置時(shí)應(yīng)考慮下列原則： （ 1）焊縫應(yīng)盡量處于平焊位置各種位置的焊縫，其操作難度不同。以焊條電弧焊焊縫為例，其中平焊操作最方便，易于保證焊接質(zhì)量，是焊縫位置設(shè)計(jì)中的首選方案，立焊、橫焊位置次之，仰焊位置施焊難度最大，不易保證焊接質(zhì)量。 （ 2）焊縫要布置在便于施焊的位置焊條電弧焊時(shí)，焊條要能伸到焊縫位置。點(diǎn)焊、縫焊時(shí)，電極要能伸到待焊位置。埋 弧焊時(shí)，要考慮焊縫所處的位置能否存放焊劑。設(shè)計(jì)時(shí)若忽略了這些問(wèn)題，無(wú)法施焊。 （ 3）焊縫布置要有利于減少焊接應(yīng)力與變形接頭處的硬化組織，影響加工質(zhì)量，焊縫布置應(yīng)避開(kāi)機(jī)加工表面。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2.1.2 焊接方法的選擇 各種焊接方法都有其各自特點(diǎn)及適用范圍，選擇焊接方法時(shí)要根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)形狀及材質(zhì)、焊接質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等，在綜合分析焊件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和工藝可能性之后，確定最適宜的焊接方法。選擇焊接方法時(shí)應(yīng)依據(jù)下列原則 ： (1)焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求 選擇焊接方法時(shí)既要考慮焊件能否達(dá)到力學(xué)性能要 求，又要考慮接頭質(zhì)量能否符合技術(shù)要求。如點(diǎn)焊、縫焊都適于薄板輕型結(jié)構(gòu)焊接，縫焊才能焊出有密封要求的焊縫。焊接低碳鋼薄板，若要求焊接變形小時(shí)，應(yīng)選用 CO2 焊或點(diǎn)（縫）焊，而不宜選用氣焊。 (2)提高生產(chǎn)率，降低成本 如果是位于不同空間位置的短曲焊縫，單件或小批量生產(chǎn)，采用焊條電弧焊為好。氬弧焊幾乎可以焊接各種的金屬及合金，但成本較高，所以主要用于焊接鋁、鎂、鈦合金結(jié)構(gòu)及不銹鋼等重要焊接結(jié)構(gòu)。 (3)焊接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備條件及工藝可能性 選擇焊接方法時(shí)，要考慮現(xiàn)場(chǎng)是否具有相應(yīng)的焊接設(shè)備，野外施工有沒(méi)有電源等。 此外， 要考慮擬定的焊接工藝能否實(shí)現(xiàn)。 2.1.3 焊接接頭 設(shè)計(jì)焊接接頭設(shè)計(jì)包括焊接接頭形式設(shè)計(jì)和坡口形式設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)接頭形式主要考慮焊件的結(jié)構(gòu)形狀和板厚、接頭使用性能要求等因素。設(shè)計(jì)坡口形式主要考慮焊縫能否焊透、坡口加工難易程度、生產(chǎn)率、焊條消耗量、焊后變形大小等因素。焊接接頭形式設(shè)計(jì)焊接接頭按其結(jié)合形式分為對(duì)接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、 T 形接頭、十字形接頭、角接接頭和卷邊接頭等。 2.2不銹鋼簡(jiǎn)介 不銹鋼是指在大氣、酸、堿或其它化學(xué)侵蝕介質(zhì)中能抵抗氧化和腐蝕的高合金鋼。不銹鋼與高合金耐熱鋼都屬于高合金鋼，而 且都含有大量鉻元素。有許多不銹鋼既能滿足不銹鋼耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性能的要求，也能滿足耐熱鋼成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性的要求，因此也可列入耐熱鋼范疇，例如，、鋼等。本機(jī)架選用，屬奧氏體鋼。 奧氏體鋼有兩類：一類是高鉻鎳鋼，例如型鋼、型鋼等，另一類是高鉻錳氮鋼。奧氏體鋼在加熱和冷卻過(guò)程中一般不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，僅有碳化物的溶解和析出，在室溫下主要為奧氏體組織。其中，型鋼主要用作不銹鋼，其在氧化性、中性及弱氧化性介質(zhì)中的耐蝕性勝過(guò)高鉻不銹鋼， 室溫及低溫韌性也是鐵素體鋼不能比擬的；型鋼主要用作熱穩(wěn)定鋼。如果高鉻鎳鋼提高含碳量，也可用作熱強(qiáng)鋼。而高鉻錳氮鋼則主要用作不銹鋼。 奧氏體鋼的焊接性比馬氏體鋼和鐵素體鋼都好。但是，當(dāng)焊接工藝制定不當(dāng)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。主要問(wèn)題如下： 焊縫和近縫區(qū)均可能產(chǎn)生熱裂紋。最常見(jiàn)的是在焊縫金屬中產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，有時(shí)在近縫區(qū)也會(huì)產(chǎn)生液化裂紋。鋼中的含鎳量越高，產(chǎn)生熱裂紋的傾向越大，因此，型奧氏體鋼比型奧氏體鋼熱裂紋傾向大。 焊接接頭有可能產(chǎn)生兩種腐 蝕問(wèn)題： （）晶間腐蝕 焊接接頭有三個(gè)部位有可能產(chǎn)生晶間腐蝕：焊縫晶間腐蝕；敏化區(qū)腐蝕；近縫區(qū)刀狀腐蝕（見(jiàn)圖）。這三種晶間腐蝕不會(huì)在同一接頭上同時(shí)出現(xiàn)。其中，焊縫晶間腐蝕發(fā)生在采用單純的型焊接材料焊接型鋼以后，焊縫又經(jīng)受了加熱的情況下，或多層焊時(shí)前層焊縫受到后層焊縫加熱的區(qū)域；敏化區(qū)腐蝕發(fā)生在不含穩(wěn)定化元素（如 、等）而又不是超低碳的型鋼的熱影響區(qū)中加熱溫度達(dá)到 的區(qū)域；近縫區(qū)刀狀腐蝕只發(fā)生在含有 、等穩(wěn)定化元素的奧氏體鋼接頭的近縫區(qū)。 （）應(yīng)力腐蝕 由于奧氏體鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，在焊接不均勻加熱的情況下，接頭處很容易產(chǎn)生較大的焊接殘余拉伸應(yīng)力，因而在與鋼材匹配的介質(zhì)共同作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。例如，、等對(duì)奧氏體鋼并無(wú)腐蝕作用，但對(duì)有焊接殘余拉伸應(yīng)力的接頭卻有腐蝕開(kāi)裂作用。有資料表明，焊接接頭過(guò)熱區(qū)對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂最為敏感。 奧氏體鋼在生產(chǎn)中用途很廣，可以用在耐蝕、耐熱、耐低溫等各種工作成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 條件下，但在不同的工作條件下對(duì)焊接接頭性能的要求不同。如果 用作工作在室溫或以下的不銹鋼，主要要求其具有耐蝕性；如果用作熱強(qiáng)鋼，則要求其在高溫下有足夠強(qiáng)度的同時(shí)，有足夠的塑性和韌性；如果作為低溫鋼，則主要要求接頭有良好的低溫韌性。但是，如果焊接工藝制定不當(dāng)，則可能產(chǎn)生高溫脆化問(wèn)題和低溫脆化問(wèn)題。 （）高溫脆化 高溫下進(jìn)行短時(shí)拉伸試驗(yàn)和持久強(qiáng)度試驗(yàn)表明，當(dāng)奧氏體鋼焊縫中含有較多鐵素體化元素或較多的相時(shí)，都會(huì)發(fā)生顯著的脆化現(xiàn)象。一般認(rèn)為與鐵素體化元素促使析出相和由相能直接轉(zhuǎn)變成 相有關(guān)。鐵素體越多，影響越嚴(yán)重，因此要求長(zhǎng)期工作在高溫的焊縫中所含 的相數(shù)量應(yīng)當(dāng)小于。 （）低溫脆化 試驗(yàn)表明，奧氏體鋼焊縫中一次鐵素體相不僅能引起高溫脆化，而且也能引起低溫脆化，相數(shù)量越多，低溫脆化越嚴(yán)重。因此，為了滿足低溫韌性的要求，最好不采用雙相組織，而應(yīng)取得單相奧氏體組織。實(shí)際上即使采用單相奧氏體組織，其低溫韌性也低于經(jīng)固溶處理的母材。 一般來(lái)說(shuō)，奧氏體鋼預(yù)熱是沒(méi)有益處的，因?yàn)楹盖邦A(yù)熱能促進(jìn)碳化物的析出和引起焊件變形。但是，當(dāng)焊件剛性極大的情況下，為了避免裂紋產(chǎn)生，有時(shí)不得不進(jìn)行焊前預(yù)熱。焊接奧氏體鋼原則上不進(jìn)行焊后熱處理，只有在接頭發(fā)生了脆化或需 要提高其耐蝕性時(shí)才進(jìn)行焊后熱處理。熱處理方式主要有兩種：固溶處理和穩(wěn)定化處理。其中：固溶處理用于對(duì)耐蝕性要求很高，且焊接時(shí)析出了碳化物和脆性相（如相）的焊件。其方法是將焊件均勻地加熱到，保溫，使析出相重新溶入奧氏體，然后快速冷卻。原則上只能整體加熱，不能局部加熱。穩(wěn)定化處理是將焊件加熱到，一般保溫后空冷。這樣可以加快鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度，使鉻能向晶界遷移，從而消除晶界處由于析出鉻的碳化物而產(chǎn)生的貧鉻現(xiàn)象，使金屬耐晶間腐蝕的能力提高。這種方法同時(shí)也能起到降低 焊接殘余應(yīng)力的作用。 的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %）： C 0.12， Si 1.00， Mn 2.00， P 0.035， S 0.030 Ni 8.00 11.00， Cr 17.00 19.00， Ti 5（ C%-0.02） 0.80 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 2.3 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 2.3。 機(jī)架危險(xiǎn)部分的校核 : 在機(jī)架的結(jié)構(gòu)中，主要受力部分為臺(tái)面橫梁，該橫梁承受的靜載為酒桶及桶內(nèi)液體的重力和氣缸對(duì)酒桶的夾緊力，承受的沖擊為安放酒桶時(shí)酒桶對(duì)清洗頭的沖擊。當(dāng)臺(tái)面橫梁失效時(shí)，工作臺(tái)面要替代橫梁承受上述力。此外臺(tái)面 還要承受其他外力，如工人扶住臺(tái)面時(shí)，臺(tái)面要承受人的壓力。所以，要對(duì)上述兩部件進(jìn)行分析。根據(jù)設(shè)計(jì)，兩部件均可視為懸臂梁。 對(duì)橫梁分析如下： 梁的撓曲線方程為： )3(6 2 lxEIFx 其撓度為： mEIFlB 4711 33 10*04.110*3.6*10*2*3 34.0*10003 其轉(zhuǎn)角為： 4711 22 10*6.410*3.6*10*2*2 34.0*10002 EIFlB rad 受力圖 F=1KN x A l B 剪力圖 Fs x 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 -F 彎矩圖 M x -Fl 圖 3.1 梁的分析 梁的剪力為： Fs(x)=-F=-1000N 0m n 時(shí) ,F=2)(1KlnfA,將 A=42d ,K=AI =0.25d 代入得 d 0.01m 由上述三種情況討論得知只要?dú)飧軛U徑大于 10mm 即可滿足使用要求 （）耗氣量的計(jì)算： 對(duì)單作用氣缸有 Qv=Ln4D200)( p pps =0.4*1*4*0.052 *1.0 1.05.0 =0.00471m3 =4.71L （）活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 全部行程要求 4s 完成，即 v=0.1m/s。 綜合上述幾方面條件可選氣缸型號(hào)為 50*400 3.4 水 箱 機(jī)器工作時(shí)要消耗大量的水，需要隨時(shí)補(bǔ)充。為方便水的補(bǔ)給，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作步驟，水箱上部進(jìn)水設(shè)有機(jī)械式銅浮球閥，下部放水設(shè)有手動(dòng)球閥。 水箱容積為 700*500*900，單位 mm。 水箱內(nèi)設(shè)過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)用不銹鋼網(wǎng)自制。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 器件選型列表 名稱 型號(hào) 數(shù)量 兩位兩通電磁閥 OK61- 25 10 兩位兩通手動(dòng)閥 D1VL22-10 1 三位四通電磁閥 K35HD-10 1 三位四通手動(dòng)閥 D1VL35-10 1 兩位兩通氣控閥 不銹鋼角座閥 25 9 減壓閥 395-10 2 氣缸 IGQ50*400 2 泵 YB 型定量葉片泵 3 溢流閥 EUR25 3 壓力繼電器 HED 2 壓力表 指針式 2 浮球閥 GD-53/4 2 球閥 ZJ-23/4 2 軟管 聚氨酯 5 10m 聚氨酯 8 2m 硬管，接頭按裝配圖執(zhí)行 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 3.1 管路設(shè)計(jì)圖 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 3.2.2 清洗頭工作示意圖 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 4 章 電路的設(shè)計(jì) 4.1電路設(shè)計(jì) 電路圖見(jiàn)圖 4.1，圖 4.2。 超壓顯示： 當(dāng)管路內(nèi)壓力達(dá)到 0.65MPa 時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，電路全部切斷，這時(shí)可由扣式電池供電使超壓指示燈亮。電路如圖 4.3 所示。 KP1 KP2 +3V 0 圖 4.3 超壓顯示電路 電氣控制柜用不銹鋼板焊接，要求密封良好，防止“結(jié)露”現(xiàn)象對(duì)電路工作造成影響 4.2器件介紹 4.2.1 電機(jī) 單相異步電動(dòng)機(jī)就是指用單相交流電源的異步電動(dòng)機(jī)。由于只需要單相電源供電，使用方便，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和人民生活的各個(gè)方面，如電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)設(shè)備、電動(dòng)工具和醫(yī)療器械中都使用單相 異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)相比較，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積較大、運(yùn)行性能較差、效率和功率因數(shù)稍低，因此一般只做成小容量的。我國(guó)現(xiàn)有產(chǎn)品功率從幾瓦到幾百瓦。單相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。 （ 1）單相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 單相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理和三相異步電機(jī)基本相同，但有其自身的特點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)上看，單相異步電動(dòng)機(jī)與三相籠型異步電動(dòng)機(jī)相似。其轉(zhuǎn)子也為普通籠型轉(zhuǎn)子，差別僅在于定子繞組。其定子繞組為一單相工作繞組，但通常為起動(dòng)的需要。定子上除了工作繞組外，還設(shè)有起動(dòng)繞組。它的作用 是產(chǎn)成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般只在起動(dòng)時(shí)接入。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到 70%-80%的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由離心開(kāi)關(guān)將其從電源自動(dòng)切除，所以正常工作時(shí)只有工作繞組在電源上運(yùn)行。但也有一些電容分相或電阻分相電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行時(shí)將起動(dòng)繞組接于電源上。這實(shí)質(zhì)上相當(dāng)一臺(tái)兩相電動(dòng)機(jī)，但由于它接在單相電源上，故仍稱為單相異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)定子兩個(gè)繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性。單相異步電動(dòng)機(jī)可分為分相電動(dòng)機(jī)和罩極電動(dòng)機(jī)兩大類型。 單相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要是使用單相交流電，但是單相異步電動(dòng)機(jī)的 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于零，不能自 行啟動(dòng)。為了使單相異步電動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵是如何在起動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方式的不同，單相異步電動(dòng)機(jī)可分為分相電動(dòng)機(jī)和罩極電動(dòng)機(jī)兩大類型。 在分析交流繞組磁動(dòng)勢(shì)時(shí)曾得出一個(gè)結(jié)論：只要在空間不同相的繞組中通入時(shí)間上不同相的電流，就能產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這樣，起動(dòng)的必要條件是要求兩相繞組中通入相位不同的兩相電流。如何把工作繞組與起動(dòng)繞組中通入的單相交流電電流相位分開(kāi)，即所謂的 “分相”，就變成了單相異步電動(dòng)機(jī)的十分重要的問(wèn)題。分相起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。分相起動(dòng) 單相異步電動(dòng)機(jī)包括單相電阻分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)。 （ 2）單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī) 單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)定子上有兩個(gè)繞組：一個(gè)為工作繞組，另一個(gè)為起動(dòng)繞組，兩繞組在空間相差 90 度。在起動(dòng)繞組回路中串接起動(dòng)電容 C，作電流分相用，并通過(guò)離心開(kāi)關(guān)或繼電器觸點(diǎn) S 與工作繞組并聯(lián)在同一單相電源上。電容器的作用是使起動(dòng)繞組回路的阻抗呈容性，從而使起動(dòng)繞組在起動(dòng)時(shí)的電流超前電源電壓 U 一個(gè)相位角。由于工作繞組的阻抗是感性的，它的起動(dòng)電流 I 滯后電源電壓 U 一個(gè)相位角。若適當(dāng)選擇電容 C，使流過(guò)起動(dòng)繞組的電流 I 超前工作繞組起動(dòng)電流 90 度相位角，這就相當(dāng)于在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，時(shí)間相位上互差 90 度的兩相電流流入在空間相差 90 度的兩相繞組中，這樣可使電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，并在該磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 與電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)比較，電容分相電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是： 1 如果電容器的電容量配得合適，能夠作到使起動(dòng)時(shí)起動(dòng)繞組電流差不多比工作繞組電流超前 90 度電角度。 2 起動(dòng)繞組的容抗可以抵消感抗使總的電抗值小些，所以起動(dòng)繞組的匝數(shù)不像電 阻分相時(shí)受到限制，可以多些，從而可以增大起動(dòng)成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 繞組的磁動(dòng)勢(shì)。以上兩點(diǎn)都可使得電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生一個(gè)接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 3 由于啟動(dòng)繞組電流和工作繞組電流接近90 度電角度，合成的線電流比較小，所以電容分相起動(dòng)的單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流較小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻比較大。這種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組是按短時(shí)工作設(shè)計(jì)的，在起動(dòng)繞組回路中也串接了一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 達(dá)75%-80%同步轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，起動(dòng)繞組和起動(dòng)電容器 C 就在離心開(kāi)關(guān)S 的作用下自動(dòng)退出工作，使起動(dòng)繞組脫離電源。這時(shí)電動(dòng)機(jī)就在工作繞組 單獨(dú)作用下運(yùn)行。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升的過(guò)程中，起動(dòng)繞組電流加大，電容器的端電壓會(huì)升高，起動(dòng)開(kāi)關(guān)及時(shí)動(dòng)作可以降低對(duì)電容器耐壓的要求。電容分相起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的方法同電阻分相起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī) 一樣。 （ 3）單相異步電動(dòng)機(jī)的選擇 當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出功率大于 250W 時(shí)，最好采用電容起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，也可選用電容起動(dòng)或電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。具體選擇哪一種？可從價(jià)格和起動(dòng)性能方面權(quán)衡利弊來(lái)選用。對(duì)于大于 550W 的電動(dòng)機(jī)，可選用電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樵诖蠊β史秶鷥?nèi)電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起